2024多波束系统介绍
多波束测深系统简介
一遍。正因为多波束条带测深仪与其它测深方法相比具有很多无可
比拟的优点，仅仅近20多年时间,世界各国便开发出了多种型号的多 波束测深系列产品，20世纪60年代初开始，相继研制了几种类型的 多波束测深系统，最大工作深度200～12000米，横向覆盖宽度可达 深度的 3倍以上。 目前世界上主要有美国、加拿大、德国、挪威等国家在生产此 系统，国产多波束尚处于调试阶段，无市场化应用。
三、多波束测量的质量控制
• 本章是该课件的重点章节，我们从以下几点对其做详 细介绍。 • 一、安装控制 • 因多波束是现代信号处理技术、高性能计算机技术、 高分辨显示技术、高精度导航定位技术、数字化传感器技 术及其他相关高新技术等多种技术的高度集成，因此它对 作业平台有较为严格的要求： •
四、多波束测量误差来源与分析
• 上一节质量控制里也涉及了一部分误差来源和分析的知 识，在这一节在做详细说明。 • 误差来源一般分为系统误差和偶然误差，系统误差是系
统本身的稳定性所造成的，我们无法改变，我们能改变的
仅仅是偶然误差，那么偶然误差的来源又有那些呢？ • 一、海况影响 • 罗经就类似人的大脑，它对平衡的调节能力有一定
越，其技术进步的意义十分突出。
单波束
多波束
First contact of the beam on the seafloor
Dozens/hundreds of independent beams on seafloor
• 2、多波束组成 •
多波束测深系统是一种多传感器的复杂组合系统,是现 代信号处理技术、高性能计算机技术、高分辨显示技术、 高精度导航定位技术、数字化传感器技术及其他相关高新 技术等多种技术的高度集成。自70年代问世以来就一直以
RTK在R2Sonic 2024多波束系统中应用探讨
RTK在R2Sonic 2024多波束系统中应用探讨摘要：本文详细分析了水域测量所用GPS差分改正信号的种类及精度，分解了R2Sonic 2024多波束系统测量过程中定位信号处理过程，探讨了RTK在多波束测量中应用的可行性。
关键词：RTK 多波束系统GPS差分改正1前言目前在水域测量的定位设备中，选择信标较多，选择RTK较少。
信标一般可选择Beacon、SBAS、StarFire等系统的GPS差分定位信号，测量过程中一般需要验潮。
在近海或者内陆的水域测量中，单波束已经实现了无验潮模式的RTK测量，测量精度和效率大幅提高。
在多波束系统中，GPS差分信号一般选择Beacon或SBAS，较少选择有偿使用的StarFire。
本文以R2Sonic 2024多波束系统为例，分解多波束测量过程中差分信号处理过程，探讨了常规RTK应用于多波束的可行性。
2水域测量三种典型GPS差分信号分析Beacon海岸信标站台网,在我国是由交通部设立在我国沿海的20个站台组成。
信标站台以约300kHz的频率播发RTCM格式的GPS 差分信号，信号覆盖海岸线约100km，沿海用户可根据该信号计算位置坐标。
由于信标站台自身差分改正信号精度有限，台站间距离从几十公里至几百公里不等，故用户所能得到的平面定位精度非常有限，从1m～5m不等，观测过程中需验潮。
Beacon海岸信标站台网播发的广域差分定位信号免费，目前国内95%海洋测量用户使用该信号。
SBAS即Satellite Based Augmentation Systems，是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域差分增强系统。
目前全球发展的SBAS系统有：欧空局接收卫星导航系统(EGNOS)，覆盖欧洲大陆；美国的DGPS(Differential GPS)，美国雷声公司的广域增强系统(W AAS)，覆盖美洲大陆；日本的多功能卫星增强系统（MSAS），覆盖亚洲大陆；等等。
SBAS通过地球静止卫星（GEO）发布包括GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改的信息，通过GEO卫星发播GPS和GEO卫星完整的数据，通过GEO卫星的导航载荷发射GPS L1测距信号。
R2SONIC 2024 第五代浅水多波束产品说明书
第一套宽带高分辨率浅水多波束
实 测 结 果！
技术参数
工作频率
带宽 波束大小
覆盖宽度 最大量程 最大发射率 量程分辨率 脉冲宽度 波束数目 （每个“ping”）
近场聚焦 波束等角/等距 分布 横摇补偿 纵摇补偿 多PING
耐压深度 工作温度 存储温度 电源 功耗 数据传输 电缆长度 接收阵尺寸 接收阵重量 发射阵尺寸 发射阵重量 接口盒尺寸 接口盒重量
操作
SONIC2024系统采用基于PC机或者便携计算机的图形用户界面（GUI）操作。
计算机通常装有导航、数据采集和存储应用软件。操作员在声呐控制窗口设置 声呐参数，通过应用软件采集显示深度、图像和其他传感器的数据。命令信息 通过以太网传输到声呐接口模块。声呐接口模块具有给声呐头供电、实现同步、 传感器数据时间打标、以及数据和命令中继的功能。接收换能器头解码声呐命 令，触发发射脉冲，接收、放大、波束形成、底检测、打包、以以太网方式通 过声呐接口模块传输数据到控制计算机。
能器
概述
SONIC系列宽带多波束测深仪代表了当前世界最先进的水下声学技术。 SONIC2024是世界上第一台真正的宽带高分辨率浅水多波束测深仪。已经充分证实， SONIC 2024系统在500m全量程范围内性能稳定、数据质量高、用户使用灵活方便。
用户可以再200~400kHz范围内实时在线选择20多个工作频率，而不是被限定在2到3个 工作频率。因此，SONIC2024为用户提供了在分辨率、量程和抗声学设备互扰方面最 佳的解决方案。
组成：
SONIC系列产品代表了现代最新的多波束设备结构和设计。声呐处理器/控制 器嵌入到声呐头中。前几代多波束测深仪中标志性的庞大的声呐处理器和接口 单元不复存在。系统主要包括三个主要部分：一个紧凑轻便的发射阵、一个接 收阵和一个小巧的干端声呐接口模块（SIM）。小于50W的极低功耗使得它可以 仅仅使用船上的电池即可作业。（提供直流交流适配器。） 第三方的辅助传感器数据接入到声呐接口模块中。声呐数据通过GPS时间打标。 体积小、重量轻、功耗低和无单独的甲板主机的特点使得SONIC2024极其适合 用小船或者ROV/AUV作业调查。对于AUV集成，除了发射和接受换能器外，唯 一需要装入AUV壳体内的硬件是一块PC/104尺寸大小的接口板，以太网口和提 供48V直流电源。
多波束系统在水下探测中的应用
- 108 -工 程 技 术在采用多波束系统对深海探测领域进行研究的过程中发现，多波束探测技术是目前一种新型水下地形探测方法。
随着现阶段高新科研领域内高端计算机、数字化定位和高精度传感器等辅助性手段的参与及支持，这项探测技术在市场内的应用开始逐步深化，并在科研工作的持续推进下取得了显著的成绩[1]。
与常规的单波束声纳探测技术相比，多波束系统能实现大范围、全覆盖和高精度测量[2]。
1 多波束系统的构成与测量为保证水下探测项目的顺利实施，应在应用前，对多波束系统的构成、测量与设备安装标定进行分析，在此过程中要明确，一个完整可用的多波束系统主要由3个部分构成，分别为操作站、处理单元和探头，除此之外，为发挥系统在水下更高的作用与价值，还需要集成并安装系统动力传感器、定位装置、声速传感器、后处理程序和终端等[3]。
具体构成如图1所示。
在此过程中应明确，该系统与单波束测深装置的工作原理相同，均采用超声探测原理[4]。
探测装置是通过电声传感器向水下发出一道声波，再从水下接收一道回波，通过测量从水下发出声波到接收声波时间的方式计算水下深度[5]。
多波束系统的信号收发部分由两套方向性正交的探头构成，探头相互独立地进行收发，用这种方式，得到一条具有竖直方向的窄波束。
如图2所示。
2 水下探测项目实例以海域工程项目为例，根据工程需要，对该区域的海域进行水下多波束探测扫测。
经过现场勘测，扫测区域的面积约为200km ²。
由于该区域的地形较为复杂，海域的沙波较多且呈锯齿状，因此总体分析该海域受区域内沙波地貌分布的影响，区域地形起伏较为频繁且剧烈，相邻沙波波峰间形成沟壑状地形，如图3所示。
通过处理分析得到的数据成果能更直观地掌握海域地形沙波分布、大小和具体位置，便于为该海域工程建设和设计提供更精确的数据，研究决定使用多波束系统，对此区域进行水下探测[6]。
此次研究的海域潮汐引用理论深度基准面，该海域属于不规则全日潮，其余海域均为不规则半日潮。
Sonic 2024多波束水下地形扫测应用实例
Sonic 2024多波束水下地形扫测应用实例作者：李玉海陈兰伟韩明钦来源：《科技创新与应用》2015年第14期摘要：文章主要介绍了多波束系统的仪器性能指标、多波束系统的安装与校准和后处理的流程，并通过实例叙述了Sonic 2024多波束系统在水下地形扫测中的应用，有效地说明了多波束测量在水下地形测量中的优势。
关键词：Sonic 2024；多波束；水下地形扫测1 概述多波束测深系统将传统的测深技术从原来的点、线扩展到面，能够对所测水域进行全覆盖、高精度测量[1，2，3]。
Sonic 2024多波束测深系统是目前市场上主流的测深设备，较其他类型多波束优势在于超高分辨率和准确度，且波束具有导向性[5]。
文章结合实际工作中航道扫测的项目，详述了多波束系统中各传感器的性能指标、多波束系统的安装与校准以及多波束数据后处理的基本流程，最后通过CARIS HIPS生成水下地形的三维图像。
2 主要仪器性能指标2.1 多波束测深仪Sonic 2024是美国R2Sonic公司生产的基于第五代声呐结构的高精度多波束测深仪。
工作频率为200-400kHz（可调），波束宽度为1°×0.5°@400kHz，波束数目为256个，扇形条带开角为10°-160°，测深最大量程为500m，脉冲宽度为17μS-500μS，功率为191-2211dB，测深分辨率为1.25cm。
2.2 光纤罗经及姿态传感器设备法国iXSEA公司生产的OCTANS光纤罗经和运动传感器是世界上唯一经IMO认证的测量级罗经。
它内置有自适应升沉预测滤波器，在任何情况下，均能实时提供精确可靠的运动姿态数据。
OCTANS航向稳定时间小于5min，航向精度为0.1°×Secant纬度，Roll/Pitch动态精度为0.01°，Heave精度为5cm或5%。
2.3 定位设备Trimble SPS361型信标机是世界GPS知名公司Trimble的高精度的定位设备，支持接收MSK信标差分信号，可提供亚米级定位精度，广泛应用于海洋测量、港口工程等各个领域，水平定位精度优于1米。
多波束系统操作流程
R2Sonic 20XX 多波束操作流程一、参照如下配置清单：1多波束水下地形测量系统SONIC 2024，包括收/发射换能器、15米数据电缆、声呐接口单元（SIM ）2 Octans-IV 光纤罗经和姿态传感器3 AML Minos X 声速剖面仪4 Micro 表面声速探头，包括15米数据电缆5 GPS 信标接收机 Hemisphere R330 6QINSy 实时数据采集处理和显示软件 7Caris Hips & Sips 数据后处理软件二、连接示意图如下：1OCTANS 罗经和运动传感器接线盒网线GGA声速剖面仪GPSQinsy1PPS+ ZDA数据采集计算机表面声速探头2024 换能器三、操作流程1．前期准备了解测区概况，包括测区的水文、潮汐和地质情况，测区中央子午线、投影及坐标转换参数等内容。
2. 设备安装如上图所示，将多波束和表面声速探头安装到导流罩上，并通过安装杆固定到船上，要保证船在航行的过程中，多波束安装杆不能抖动，否则无法保证数据的准确性。
3. 系统接线安装GPS及光纤罗经Octans，按照连接示意图，完成多波束及辅助设备的连接。
4. 系统供电PC开机，GPS、Octans和SIM(多波束声纳接口单元)通电。
5. 声速剖面测量测量船开到测区，停船。
参照说明书《MinosX用户使用手册》，测量声速剖面。
6. 运行R2Sonic.exe多波束控制软件，参照说明书《Sonic 2024 使用指南》。
如果SIM盒上没有外接表面声速探头，则在Settings->Ocean settings…，勾选Sound velocity，输入探头所在深度的声速值，SVP的指示灯显示为黄色。
如果SIM盒上没有外接姿态数据（TSS1格式，100hz），且Settings->Sensor settings…，Motion的Interface选择Off，那么，MRU显示为灰色。
一定要保证GPS、PPS的指示灯为绿色，时间显示为格林威治时间，否则，表明时间没有同步，不能进行下一步操作。
三个主流多波束主要优势性能比较表
RESON A/S 公司的 7125SV2 双频便携式多波束的优势
1） 2） 3） 4） 5） 6） 等角பைடு நூலகம்距均有 512 个波束，分辨率 6 毫米，性能最高。 换能器尺寸比其它两个品牌都要小，安装更方便。 主机处理器多接口多 USB 口连接外设更方便。 增加 FP3 功能，采用调频技术，功率更大，测深性能更好。 主机处理器内置 PDS2000 并集成各外设于一体减小系统误差和延迟。 可以连接双头换能器，有效测幅达到水深的 10 倍！
Reson7125SV2、R2SOINC2024 和 KM EM2040 三个多波束的关键参数比较
Key Features Standard EA/ED 256 Beams 具有标准的 256 个物理波束 High Density beams EA/ED 512 高密度等角和等距的 512 个波束 Wide Swath (>160 degree) 大于 160 度的宽扫幅 Autopilot 自动导航功能 True Roll stabilization (steering all beams) 真实横摇稳定功能 Channel normalization 通道正常化功能（保证具有地质分级功能） Variable swath width 可变的扫幅宽度 Quality & Adaptive filter 具有选择性过滤功能 Uncertainty output 不确定数据统计输出功能 Head tilt 换能器波束转向功能 Integrated Data Acquisition 集成的数据采集功能 SeaBat 7125-SV2 R2Sonic 2024 KM EM2040
多波束探测系统在护岸施工中测量检测的应用
多波束探测系统在护岸施工中测量检测的应用◎ 吴兴华 中国铁建国际集团有限公司摘 要：本文分析多波束探测系统的工作原理，结合工程实例介绍了多波束探测系统在海底深水铺检测、抛石工程和护岸施工中的应用和数据采集、数据处理和水深测量成果图方面的优势，提高工作效率，可为类似工程提供参考。
关键词：多波束探测系统；多波束工作原理；护岸；测量检测1.引言多波束探测系统的发展，为航海事业带来了有利条件，而且也对高精度测量的发展带来了一定挑战。
采用多波束探测系统对海底进行水深测量，水深数据是分析海底地形变化的基本信息。
通过数据处理，以图形的方式可以直观的看到海底地形情况。
2.多波束测探系统在护岸中的发展现状2.1研究现状目前，随着社会的发展步伐加快，护岸、防波堤等水工建筑也逐步由近海到远海、远离陆域方向发展，深水潜堤也相应的向“深、险、难”方向靠拢。
对此，多波束测探系统的应用能够解决水下测量的问题，现被海洋测量人员广泛应用。
其中，多波束测深系统具有测量区域大、测量效率高、误差小等优势，和单波束测量比较，多波束测深系统具有从点到线扩展到面的特点，通过对测量数据的处理可以得到海底地形三维图形，对于护岸施工过程中测量动态检测起到重要作用。
同时可以及时发现不合格点，提高测量精度。
通过对林查班三期一标水工项目护岸工程水下隐蔽建筑物测量检测深入研究，多组合、多试验、多比较、多总结，试验与现场实际施工相结合，采集数据，整理分析，得出相关结论。
2.2研究内容本文研究内容是对多波束探测系统在护岸施工过程中测量检测应用，依托林查班三期一标水工项目护岸工程就多波束测深系统在护岸施工过程中测量检测，减少验收时间，精确提供水下地形变化，减少堤身断面不必要的石料用量，及时发现不合格点，提高测量精度，保证施工质量，提高施工效率，指导精准施工。
林查班三期一标水工项目效果如图1所示。
3.多波束探测系统的应用原理以及系统组成3.1多波束探测系统的应用原理多波束探测仪在工作中，通过探测系统接收声信号之后将声信号在垂直方向的发射阵中发送信号。
利用Sonic2024多波束数据计算疏浚土方量
利用Sonic2024多波束数据计算疏浚土方量摘要：本文主要介绍了常用的土方量计算方法、多波束数据处理，并通过同一区域不同时间测量的多波束数据计算疏浚的土方量，说明利用离散的水深数据和Cass软件可以有效统计疏浚的土方量。
关键词：Sonic 2024；多波束；疏浚土方量1、引言近些年，随着国家对海洋开发的重视和相应海洋政策的出台，沿海地区加强了对港口的开发进度，对海底地形数据的需求日益增长。
多波束测深系统具有全覆盖、高精度和高效率的特点，越来越多地应用于泊位以及港口维护疏浚工程中，尤其在疏浚工程水下土方量的计算方面, 通过水深测量获得的数据是疏浚土方量计算最最基本的原始数据。
本文结合航道疏浚的实际工作，详述了常用的土方量计算方法、多波束水深数据的处理，并结合航道疏浚前后的水深数据利用CASS软件中的数字地面模型（DTM）法计算疏浚的方量，最后通过CARIS HIPS生成疏浚前后水下地形的三维图像，直观地了解了疏浚前后的情况，验证了利用离散的水深数据和CASS软件计算疏浚方量的可行性。
2、土方量计算方法疏浚土方量计算是航道疏浚工程的一个重要组成部分，是工程预算和工期的重要参考因素，直接关系到工程造价，建设方和设计单位一般都会将疏浚土方量的计算作为衡量工程进度和工程效益的重要指标因素，因此，作为疏浚土方量计算最原始数据的水深测量数据，在水下疏浚土方量计算方面显得极其重要。
由于航道疏浚后的不可复原性和疏浚土方量的统计存在误差，容易在甲方和疏浚方之间产生经济纠纷，因此选用合理的疏浚土方量计算方法将疏浚土方量的计算误差降到最低，是工程技术人员需要认真研究探讨的问题[5]。
疏浚土方量的计算是个复杂的问题，会受到水下地形坡度、水下地形的复杂性、海底底质条件、水深数据误差和计算方法等因素的影响。
目前疏浚土方量计算的基本方法有方格网法、断面法、等深线法以及数字地面模型(DTM)法。
方格网法是疏浚土方量计算最基本的方法之一。
浅水多波束系统SONIC2024在码头测深中的应用_郭军
图 １ 多 波 束 测 线 布 设 图
２ 野 外 测 量
此次测量的区 域 位 于 码 头 附 近，主 要 是 获 取 码 头水深及码头壁桩 的 位 置 信 息，为 后 续 的 码 头 清 淤 和码头壁桩的检测维修提供可靠的数据。 ２．１ 测 线 布 设
图１为本次码 头 多 波 束 作 业 的 测 线 布 设 图，其 中 虚 线 表 示 码 头 ，长 度 约 ４００ ｍ，实 线 表 示 多 波 束 测 线，共９条 测 线，测 线 基 本 沿 与 码 头 平 行 的 方 向 布 设。整个 测 区 覆 盖 面 积 约 １．２×１０５ ｍ２，水 深 约 １～ ９ ｍ。 ２．２ 设 备 安 装
设备的安装主要包括 ＳＯＮＩＣ２０２４，姿 态 传 感 器 Ｏｃｔａｎｓ及 ＧＰＳ的安装，另外还有验潮仪的安装。
ＳＯＮＩＣ２０２４安装位置位于左 舷，将探 头 杆 与 水 面的交点设置测量水深的参考点。测量时的船体 坐标系以参考 点 为 原 点，船 头 朝 向 为 Ｙ 轴，垂 直 船 头朝向为 Ｘ 轴，原点向上为 Ｚ 轴［４－５］。ＳＯＮＩＣ２０２４、 Ｏｃｔａｎｓ、ＧＰＳ 的 具 体 安 装 位 置 如 图 ２ 所 示 。
· ４８ ·
测 绘 工 程 第２５卷
３ 测 深 数 据 处 理
基于5G新空口的感知通信一体化多波束系统
现代电子技术Modern Electronics TechniqueJan. 2024Vol. 47 No. 22024年1月15日第47卷第2期如今，5G 已经结束了标准的冻结时代，逐渐进入到商业化阶段，它不但在技术上为大型多投入多产出和毫米波系统的实际部署奠定了基础，还对5G 技术应用于远程医疗和虚拟现实等业务起到了推动作用。
在飞速DOI ：10.16652/j.issn.1004‐373x.2024.02.003引用格式：冯宇，许超，李威，等.基于5G 新空口的感知通信一体化多波束系统[J].现代电子技术，2024，47（2）：11‐15.基于5G 新空口的感知通信一体化多波束系统冯 宇1，2， 许 超2， 李 威2， 李 曦2， 刘 翀2（1.华中科技大学， 湖北 武汉 430074； 2.国网辽宁省电力有限公司信息通信分公司， 辽宁 沈阳 110006）摘 要： 由于多波束通信信道中的重要信号会受到传播距离的影响，存在串行干扰和噪声，致使天线方向图与实际数值不一致。
针对该问题，设计一种基于5G 新空口的感知通信一体化多波束系统。
通过5G 新空口多波束基站、多波束基站天线自动对准平台以及多波束采集控制平台三部分，设计感知通信一体化多波束系统硬件结构；并在系统硬件结构基础上设计系统软件部分，采用多波束形成方法设计5G 新空口多波束赋形接收和发射子系统，获取天线方向图。
在子系统内，通过5G 新空口混合时空编码，采用QR 分解构建多波束分解信道矩阵，消除编码过程中存在的串行干扰；根据信道分解结果，采用基于通道映射的方法提取多波束通信信道中的重要信号。
通过系统硬件和软件设计构建基于5G 新空口的感知通信一体化多波束系统。
系统测试结果表明，所设计系统多波束成形是向中心点聚拢的，天线方向最大值为0，与理想图完全重合，能够实现多波束稳定传输。
关键词： 多波束系统； 5G 新空口； 感知通信一体化技术； 多波束基站； 天线自动对准平台； 天线方向图中图分类号： TN929.5‐34 文献标识码： A 文章编号： 1004‐373X （2024）02‐0011‐05Sensing and communication integrated multibeam system based on 5G new radioFENG Yu 1, 2, XU Chao 2, LI Wei 2, LI Xi 2, LIU Chong 2(1. Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China;2. Information and Communication Branch, State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd., Shenyang 110006, China)Abstract ： Due to the influence of propagation distance on important signals in multibeam communication channels, there is serial interference and noise, resulting in inconsistent antenna patterns with actual values. Therefore, a perception communication integrated multibeam system based on 5G new radio is designed. The hardware structure of the sensing communication integrated multibeam system is designed by means of 5G new radio multibeam base station, multibeam base station antenna automaticalignment platform, and multibeam acquisition and control platform. On the basis of the system hardware structure, the system software part is designed, multibeam forming method is used to design the 5G new radio multibeam shaping receiving and transmitting subsystem, so as to obtain the antenna pattern. In the subsystem, a hybrid spatiotemporal encoding is implementedusing 5G new radio, and the QR decomposition is used to construct the multibeam decomposition channel matrix, so as to eliminate the serial interference in the coding process. According to the channel decomposition results, the channel mapping based method is used to extract the important signals in the multibeam communication channel. The sensing and communicationintegrated multibeam system based on the 5G new radio is constructed by means of the system hardware and software. The system testing results show that the multibeam forming of the designed system is converging towards the center point, with a maximum antenna direction of 0 dB, which completely coincides with the ideal image and can achieve stable multibeam transmission.Keywords ： multibeam system; 5G new radio; sensing and communication intergated technology; multibeam base station;antenna automatic alignment platform; antenna pattern收稿日期：2023‐04‐25 修回日期：2023‐05‐31基金项目：湖北省自然科学基金项目（2020CFB377）；国家电网有限公司科技项目：提高技术创新能力及群众性创新课题研究（2021YF‐86）；国网辽宁电力科技项目（2020YF‐7）11现代电子技术2024年第47卷变化的通信需求和服务形式面前，无线通信技术也需要持续发展才能赶上时代的脚步。
多波束系统介绍与实际应用
8125 测得的沉船
最新型多波束实测资料
最新型多波束实测沉船样图
最新型多波束实测沉船样图
谢谢！ 谢谢！
Z
Y X
OCTANS 光纤罗经及运动传感器
OCTANS 集罗经、运动传感器于一体，可以提供载 体真方位角、纵横摇角度、升沉量等有关信息，是当 今世界上唯一采用光纤陀螺技术、能同时提供真北方 位和运动姿态的固态罗经运动传感器
4、直读式声速剖面仪
AML SVPlus
直读式声速剖面仪原理
声速剖面及声速改正
7.4 倍 - 0.5 ~ 70m 4.2 倍- 100m 2.7 倍- 150m 2.0 倍- 200m 1.6 倍 - 250m 1.3 倍- 300m 1.25cm 40 次/每秒 26.8 kg (空气中), 4.8 kg (海水中) 直径: 320mm, 长度： 266mm
2、GPS 接收机
• 湿端是一个便携式的
换能器探头。
– 把探头放在水中，系 统就可以测量、显示 并输出海底地形，包 括量程范围内的目标 数据。
多波束测深仪是如何工作的？
• 多波束测深仪发射换能器发出一个
声脉冲，在水中传播并被海底或行 进中遇到的其他物体所反射。
• 反射信号同时被探头内数十个独立
的换能器接收。
多波束测深仪
多波束系统介绍与实际应用
ShipScan-from NA V O .mov
多波束介绍
劳雷工业公司
波束用于海道测量的历史
从 1920年代开始使用单 波束声纳测深
从1960 年代开始使用侧 扫声呐帮助确定海底类型
Side Scan Imagery
单波束测深仪的局限性-分辨率
波束立体角的大小 决定了单波束测深 仪的分辨率
多波束外业测量及内业处理概述
校准（The Patch Test）
• 多波束校准包括:
GPS 延时（Latency） 横摇偏差（Roll） (about the Y axis) 纵摇偏差（Pitch） (about the X axis) 艏摇偏差（Yaw） (about the Z axis)
• 要进行多波束校准，首先要在特定的海底 地形上采集数据 • 安装一次就要校准一次。当更换设备或改 变传感器位置都要做校准
TVG 曲线
Gain
Time
Gain
Time
增益设置只是整体向上或下移动增益曲线而不改变曲 线形态
TVG 增益
Spread Loss
可用值等范围为 0～60，缺省的初始值为30。
Absorb 可用值等范围为 0～120 dB/km ，缺省的值对海水为70 dB/km ，对淡水为20 dB/km
增益按照下列公式随时间（深度）变化：
5dB/km
30dB/km
20dB/km
70dB/km
70dB/km
110dB/km
Seawater Absorption db/km Freq.
200 210 220 230 240 250 260
10°C
55 57 59 61 63 65 67
15°C
67 69 71 74 76 78 80
20°C
三、多波束数据三维成图工程应用实例
1）、原始测量数据形成的三维俯视图
该区域航线长约95m，扫趟宽度约53m。设计通航水深16.8m
三、CARIS三维成图工程应用实例
2）、某港港池柱状碍航物三维图
Reson SeaBat 8101-ER 多波束测深仪
Reson SeaBat 8101-ER 技术指标
多波束测深系统在水利工程中的应用
多波束测深系统在水利工程中的应用文章介绍了多波束测深系统工作原理，以及在水利工程建设及后期运行中的应用，探讨影响其测量精度的主要因素及改善措施，展望其未来发展。
标签：多波束测深；水利工程；水下地形测量1、多波束测深系统组成及工作原理多波束测深系统是一个比较复杂的组合设备，系统本身由发射接收换能器、信号控制处理器、运动传感器等组成，还需配备罗盘，姿态仪，定位GPS，数据采集和存储计算机，并且一般需要安装在导航船上工作。
多波束测深系统的工作原理和单波束回声测深仪基本相同，即测量每个波束声波信号的旅行时间和反射角度，结合定位数据、测量船的姿态数据、声速数据来计算每个波束测得的水深。
2、多波束测深系统在水利建设中的应用分析、了解、评价和解决水利工程建设对河流的影响，从而实现水利工程与河流流域的协调发展，促进社会可持续发展。
水下地形测深系统是了解、掌握河流水下地形变化，解决水利工程修建带来的不利影响的有效工具之一。
目前，利用多波束测深系统测量水下地形已成为普遍采用的重要手段，国内外运用多波束测深系统进行水下地形的测量的原理和方法均已成熟。
2.1 水库淤积及冲刷测量我国的大江大河大多泥沙含量较大，在河流上修建水库，导致河流水位提升，流速降低，必然造成泥沙淤积，而在水库下游，由于发电尾水及汛期泄洪的冲刷，对河床及河底都会造成一定程度的改变，威胁着水库的运行安全和效率。
利用多波束测深系统，监测水下地形的变化，可为水库上游的清淤工程及水库下游的河床保护提供更为准确的数据信息，节省成本，提高工作效率。
2.2 航道水下地形测量航运作为交通运输的重要途径之一，随着水利工程的修建，极大地改变了河道原有的水位变化，包括水流形态，冲淤方式改变等，水库上游水位上升，原有急流险滩可随着水位抬高而被淹没，航道水深增加，航道等级提高，而下游水量减少，水流形势发生较大改变，下游的航运能力降低，从而对整个河段的航运造成一定程度的改变。
这些变化极大地增加了航道运行的安全隐患，及时，准确的掌握这些变化，并作对应的调整可有效降低安全风险，利用多波束测深系统可以准确清晰的了解、掌握水下地形，对水深，水下暗礁，浅滩等影响航运的因素准确掌握，提高航运安全。
Sonic 2024 使用指南
R2Sonic, LLC
Part No.
96000002
2011.4
THE NEXT GENERATION, LITERALLY
本使用指南可帮助用户快速掌握怎样使用 Sonic 2024/2022 多波束系统。Sonic 2024 与 2022 除了在波束脚印上前者为 0.5 x 1 度，后者为 1 x 1 度且后者接收换能器宽度为前者 的一半外，其余功能、性能和操作皆相同。因此本使用指 南所有内容皆同时适用于 2024 和 2022。
2
目
录
前言………………………………………………………. 4 一. 安装 Sonic 2024/2022 .......................................... 6 二. 安装 SIM 盒 .......................................................... 9 三. 操作 Sonic Control 控制软件 .............................. 11 四. Sonic 2024/2022 的声学中心 ............................. 18
图 16 Sonic 2024 的声学中心
法兰盘中心到声学中心的 Y 轴偏移值 = 181.6mm 。
注： Sonic2024/2022 换能器内注了油，以帮助散热。这些油在 -10° C 时将变成固体。这个结果会完全损坏换能器。
20
5
一、 安装 Sonic 2024/2022
Sonic 2024/2022 换能器部分由接收换能器，发射换能器和连接电缆 组成。声呐头安装在随机的安装架上。安装架通过法兰盘与外部安装杆 连接。 连接电缆穿过法兰盘和安装杆接到声呐接线盒（SIM）。如果装 了表面声速头，表面声速头的电缆也以同样方式接到 SIM。 1.1 接收换能器由如图 1 所示的四根 M8 长螺杆支撑安装。四根长 螺杆一般不要卸下来。如需要更换或重装时，要按图 1 所示， 先在螺杆上缠几圈生胶带（保护螺纹），再拧到接收换能器金 属底板上。 M8
国产多波束系统在海上失事船只探测中的应用
国产多波束系统在海上失事船只探测中的应用随着科技的不断进步，各国在海洋技术方面都有了长足的发展，国产多波束系统在海上失事船只探测中的应用已经成为了海上救援的重要工具。
本文将从多波束系统的基本原理、海上失事船只探测中的应用以及未来发展趋势三个方面来介绍国产多波束系统在海上失事船只探测中的应用。
多波束系统是一种新型的声纳探测技术，它利用多路传送器同时发射多束超声波，根据目标反射回来的声波信号得出目标位置及其物理状态，具有定位精度高、探测距离远、探测速度快等优点。
在海上船只探测中，多波束系统的应用具有重要意义。
多波束系统的工作原理是将初始声波信号分成多个小波束，多个小波束同时向不同的方向发射超声波，在接收处，多个声波信号相继叠加，形成一个完整的声波信号，从而实现对目标物的位置、大小、形状等信息的精确扫描和分析。
国产多波束系统在海上失事船只探测中的应用，既可以应用于海洋调查，也可以应用于海上救援。
在海上船只探测中，多波束系统可以检测到海底物体，包括地形、生物和物体。
在海上救援中，多波束系统可以帮助搜救人员快速定位海上失事船只，并通过声纳成像技术，对失事船只进行图像化探测和分析，帮助搜救人员了解失事船只的物理状态、船体朝向和位置等信息，从而帮助搜救人员制定更准确的救援方案和策略。
随着科技的不断发展，国产多波束系统在海上失事船只探测中的应用将进一步提高其探测精度和探测距离，同时也将提高其工作效率和工作速度。
未来的发展趋势是进一步完善多波束系统的探测技术，在保证探测精度的同时，尽可能减小系统体积和重量，使其更加适合在狭小的船舱中工作。
同时，国产多波束系统还需要加强其可靠性和稳定性，以确保其在恶劣海况下的正常工作。
此外，通过与其他海上调查和探测系统的集成，国产多波束系统的应用范围也将得到进一步扩展。
总之，国产多波束系统已经成为了海上失事船只探测中的重要工具，其应用将进一步提高海上救援的效率和成功率。
未来随着科技的不断发展，国产多波束系统在海洋技术领域中的应用前景将更加广阔。
《2024年毫米波大规模MIMO系统波束选择和功率分配技术研究》范文
《毫米波大规模MIMO系统波束选择和功率分配技术研究》篇一一、引言随着无线通信技术的飞速发展，毫米波大规模MIMO （Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）系统因其高带宽、高数据传输速率等优势，已成为5G及未来通信网络的重要技术之一。
在该系统中，波束选择和功率分配技术是实现高效通信的关键技术之一。
本文将针对毫米波大规模MIMO系统的波束选择和功率分配技术进行深入研究，为无线通信技术的发展提供理论支撑。
二、毫米波大规模MIMO系统概述毫米波是指频率在30GHz到300GHz之间的电磁波。
大规模MIMO技术则是通过在基站和移动设备上安装大量天线，以提高信号传输的可靠性和数据传输速率。
毫米波大规模MIMO系统结合了毫米波的高频谱效率和大规模MIMO的高增益，为无线通信提供了新的可能性。
三、波束选择技术研究在毫米波大规模MIMO系统中，波束选择是关键技术之一。
由于毫米波的传播特性，其信号衰减较快，需要通过波束赋形技术来提高信号的传输质量和可靠性。
而波束选择则是根据信道状态信息（CSI）和用户需求，选择最优的波束进行数据传输。
首先，要准确获取CSI信息。
可以通过导频信号的传输和接收来估计信道状态信息，进而确定最佳的波束方向。
其次，要结合用户需求进行波束选择。
如根据用户的移动速度、信号质量等因素，动态调整波束的宽度和方向，以实现更好的通信效果。
此外，还可以采用基于机器学习的波束选择算法，通过训练模型来预测最佳的波束选择方案。
四、功率分配技术研究功率分配是毫米波大规模MIMO系统中的另一个关键技术。
由于系统中的天线数量较多，需要对各天线上的功率进行合理分配，以提高系统的整体性能。
功率分配的主要目标是实现资源的有效利用和干扰的最小化。
可以通过采用动态资源分配算法来实现功率分配的优化。
具体而言，可以根据用户的QoS需求、信道状态信息和系统的负载情况等因素，动态调整各天线的发射功率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
RP = Origin +Y’
+X’
N
RP = Origin
借助罗经才能确定 多波束条带在地球 坐标下的走向
3、运动传感器
纵摇角度
在水深30米条件下 若船横摇3度 垂直波束将偏移 1.57米
未经稳定的波 束受船舶运动 影响
实际照射的区域
60度方向的波束将偏移 4.46米
希望照射的区域
OCTANS 光纤罗经及运动传感器
200kHz 多波束
Sonic 2024/2022系统组成
GPS Qinsy GGA
数据采集 计算机
1PPS+ ZDA
网线
接线盒
OCTANS 罗经和运动传 感器
声速剖面 仪
2024 换能器
2015/10/27 7
1、多波束测深仪
• 干端部件包括接线盒
和数据采集计算机。 • 湿端是一个便携式的 换能器探头。
Gen. 32
触发脉冲发生器
相控阵实现波束导向
弧形阵，对表面声速不敏感
平面阵，表面声速非常重要
Sonic 2024 – 声纳头电子部件
2015/10/27
Commercial in confidence
21
2、GPS 接收机
+Y’
+X’
N
RP = Origin
3、罗经
+Y +X
由安装决定了多波 束实测条带总是与 船轴向垂直
波束形成器原理
基元 1
基元 2
基元 3
基元 4
...... ...... ......
基元 N-2 基元 N-1 基元 N
束控
Amp. 1
Amp. 2
Amp. 3
Amp. 4
Amp. 30
Amp. 31
Amp. 32
脉冲长度
波束编号
Gen. 1
Gen. 2
Gen. 3
Gen. 4
Gen. 30
Gen. 31
波束形成 - Mills 交叉原理
发射波束 1.0° to 3.0° 形成的接收波束 0.5° to 3.0°
一个波束脚印
波束变窄的方法 -- 干涉
振源个数越多波束越窄
波束角度决定水平分辨率
30米水深时，对应的最小脚印宽：
0.5 度波束角：0.13 米 1.5 度波束角：0.39 米 8 度波束角： 4.19 米
较好的单波束的波束角 为 8 度
波束角大小由什么决定 ？
换能器越大，波束角越小
换能器形式
直径为D的圆平面阵
波束宽度
λ/ D
边长为L的方形平面阵
长度为L的连续线阵
0.89 λ/ L
0.89 λ/ L
间距为 l ≤ λ/2 的
n元线列阵
0.89 λ/ n l
波束导向
相控阵
对声源阵中不同基元接收到的信号进行适当的相位或时间延迟可实现波束 导向
OCTANS 集罗经、运动传感器于一体，可以提供载 体真方位角、纵横摇角度、升沉量等有关信息，是当 今世界上唯一采用光纤陀螺技术、能同时提供真北方 位和运动姿态的固态罗经运动传感器
4、直读式声速剖面仪
AML SVPlus
声速剖面及声速改正
θ1 C1 α11
C2
α21 θ2
声波在声速变化界面发 生折射 C1 C2 Cos(α1) Cos(α2)
– 把探头放在水中，系 统就可以测量、显示 并输出海底地形，包 括量程范围内的目标 数据。
多波束测深仪是如何工作的？
• 多波束测深仪发射换能器发出一个
声脉冲，在水中传播并被海底或行 进中遇到的其他物体所反射。
• 反射信号同时被探头内数百个独立
的声学基元接收。
多波束测深仪
波束脚印
多波束发射波束
多波束接收波束
控制软件Sonic Control 外业导航采集软件：Qinsy
内业后处理软件：Caris（数据采集后展开）
多波束控制软件：Sonic Control
多波束数据采集软件
多波束数据后处理软件 CARIS HIPS
多波束应用
长江救捞局 作业现场
2024 测得的水下码头柱子
2024 用于场地清除调查
Bottom Bottom after correction
声速测量问题
• 测量出现效果：
使用声速剖面大于真实声速剖面时出现笑脸
使用声速剖面小于真实声速剖面时出现哭脸
声速测量问题
表面声速仪的重要性
设备安装及测量相对位置
安装校正讲解
横摇Roll 纵摇Yaw
朝向Heading
软件讲解及坐标改正
单波束测深仪的局限性-分辨率
波束立体角的大小 决定了单波束测深 仪的分辨率
小深度 小照射面积
固定的波束 立体角
面积= 立体角x 深度2
大深度 大照射面积
为什么要用多波束系统
单波束 多波束
好的单波束测深仪波束角为 8度
好的多波束测深仪波束角为 0.5 度
为什么要用多波束系统
200 kHz 单波束
多波束系统介绍
ShipScan-from NAVO.mov
劳雷工业公司
海道测量的历史
从 1920年代开始使用单 波束声纳测深 从1960 年代开始使用侧 扫声呐帮助确定海底类型
Side Scan Imagery
海道测量的历史– 多波束
1970 年代中期美国海军从深海调查需要发展起来
多波束声纳
Sonic 2024 实测结果
长江铜锣峡河段实测图
2015/10/27
Commercial in confidence
40
2024多波束实测沉船
2024多波束实测沉船
谢谢！